LE SÉISME (Mw 5) DE LAALAM (KABYLIE, ALGÉRIE) DU 20 MARS 2006 : PROSPECTIONS GÉOLOGIQUES ET GÉOPHYSIQUES (BRUIT VIBRATOIRE AMBIANT) ET CORRÉLATIONS AVEC LES DOMMAGES

Bulletin du Service Géologique National Vol. 20, n° 3, pp. 357 - 373,10 fig., 1 tabl., 2009

LE SÉISME (Mw 5) DE LAALAM (KABYLIE, ALGÉRIE) DU 20 MARS 2006 : PROSPECTIONS GÉOLOGIQUES ET GÉOPHYSIQUES (BRUIT VIBRATOIRE AMBIANT) ET CORRÉLATIONS AVEC LES DOMMAGES.

Dj amel MA CHANE*, Bertrand G UILLlER**, Jean-Luc CHATELAIN**, Jean-Pierre BOUILLIN**, Hamid HADDOUM***, Mehdi Amine GUEMACHE****,Souad ZETOUTOU*, Sahra AOURARI*, Leila DJ ADIA**** et Zaki BENELHADJ** RÉsUMÉ

Les investigations géologiques et géophysiques (H/V-bruit de fond) réalisées dans le village de Laalam (wilaya de Bejaia) au lendemain du séisme de Laalam du 20 mars 2006 (M,,==5.0, USGS) ont permis de démontrer l'absence d'effets de site en re 1ation avec les dégâts observés sur les constructions. Les dégâts et les pertes humaines (4 morts, 68 blessés) s'expliquent par la vu lnérabil ité du bâti et la proximité de l'épicentre, soit directement (secousses sism iques), soit indirectement, par les effets induits. Les effets induits se sont manifestés par des fissures au niveau des sols et des routes, des chutes de blocs et un glissement de terrain réactivé par le séisme. Toutefois, les fissures n'expriment pas en surface la faille ayant engendré le séisme, en raison de la magnitude modérée du séisme. Cette étude conforte l'importance qui doit être accordée aux études sur les effets induits par les séismes modérés, et pose le problème important, des dommages que continuent de causer même les séismes faibles à modérés se produisant en Algérie, de la mise en évidence et de la cartographie des failles aveugles.

Mots clés - Séisme de Laalarn - Effets de site - H/V - Bruit de fond - Effets induits- Faille aveugle Algérie.

'Département Aléa Sismique, Centre National de Recherche Appliquée en Génie Parasismique (CGS), 1 Rue K.addour Rahim, BP. 252, Hussein-Dey, Alger, Algérie. [email protected] '* Maison des Géosciences LGIT, LGCA, IRD: UR 157 - CNRS: UMR5559 - LCPC _. OSUG - Université de Savoie ·-Université Joseph Fourier - Grenoble L, France. '** Département de Géologie, Faculté des Sciences de la Terre, de Géographie et de l'Aménagement du territoire (FSTGAT) - USTH B, BP. 32. El Al ia 16111, Bab Ezzouar, Alger, Algérie. '*** Département de Géophysique, Centre de Recherche en Astronomie, Astrophysique et Géophysique rCRAAG), BP. 63, Route de i 'Observatoire, 16340 Bouzaréah, Alger, Algérie. .Manuscrit déposé le 28 Juin 2008, accepté après révision le 16 Juillet 2008. 358

D. MACHANE, B. GUILLIER, J.-L. CHATELAIN, J.-P. BOUILLlN, H. HADDOUM, M. A. GUEMACHE, S. ZETOUTOU LE ~ S. AOURARI, L. DJADIA. ET Z. BENELHADJ '

THE 20 MARCH 2006 EARTHQUAKE OF LAALAM (KABYLIA, ALGERIA) (Mw=5): GEOLOGICAL AND GEOPHYSICAL PROSPECTIONS (AMBlENT VIBRATION NOISE) AND CORRELATIONS WITH DAMAGES.

ABSTRACT Geological and geophysical (ambient vibrations) prospections conducted after the moderateLaalamearthquake (Mw =5, USGS), demonstrate that structure destructions following this event are not related to site effects. Nevertheless, damages and human losses (4 dead, 68 ./ injured) may be explained by vulnerable habitations and the epicenter proximity, either directly (ground shaking) or indirectly, by induced effects. Induced effects are constituted ofsoil and road cracks, rock faIls, and a landslide reactivated by the earthquake. However, the surficial ( cracks are not expressing the fault on the surface, because of the moderate magnitude of the event. This study is comforting the need ofmoderate earthquake induced effects and raises the important problem of damages caused by low to moderate earthquakes in Algeria and buried fault location and mapping. \ -Key words - Laalam earthquake - Site effects - HIV - Ambient vibrations - Induced effects Buried fault - Algeria.

I. INTRODUCTION Nous étudierons les re lations entre les dégâts et, d'une part, le comportement dynamique local Le 20 mars 2006, à 20 h 44 GMT, un séisme du sol (effets de sites), et d'autre part les effets modéré a ébranlé Laalam, situé entre Béjaia et induits par ce séisme (instabilité de terrain, Jijel (fig. 1). Sa magnitude varie, selon les chutes de blocs, fissures dans le sol). Cette organismes, entre 3,6 et 5.8 : USGS 5.0 (Mw)' étude est basée sur les résultats d'une IGN 5.1 (M et Mw)' INGV 5.2 (M et Mw)' Kabyli b b intervention post-sismique (22 - 25 mars) de ETHZ 5.3 (M et Mw)' CRAAG 5.8 (MI)' zone e b prospection géologique et d'enregistrement du Allemagne 4.5 (M ) et 3.6 (Ms)' Une accélé férente b bruit de fond sur 6 sites, réalisée conjointement ration maximale (PGA) de 0.18 g a été enregis Goura~ par des chercheurs du Centre National de trée par la station de Ziama, sur un site ferme, Beni C Recherche Appliquée en Génie Parasismique dans la direction E-W (Laouami et al., 2006). 1975). CGS (Alger) et de l'Institut de Recherche pour sives, 1 le Développement IRD (France) basé en L'épicentre du séisme est localisé dans les , crétac~ monts des Babors appartenant aux zones Algérie. externes de l'orogène alpin algérien, près du Les i village de Laalam, petite localité sise -dansd.es : par un montagnes(entre 600 et 700m d'altitude), sur II. PRINCIPAUX TRAITS seux c plombant la baie de Béjaia (fig. 1). Quelques GÉOLOGIQUES ET TECTONIQUES . (Coute constructions bâties essentiellement sur des RÉGIONAUX compfl terrains marneux de cette localité ·et de ses niveau II.1. Géologie environs immédiats ontsubides.dégâts-et quatre .- Gour personnes sont décédées suite à ce séisme. Les La région épicentrale fait partie des Babors est fOI mécanismes au foyer des différents organismes orientaux (Vila, 1980; Obert, 1984). La chaîne plus 0 internationaux de sismologie sont quelques peu des Babors, dans laquelle se trouve la localité de avec d différents, mais indiquent une faille àjeu princi Laalam, s'étend depuis la vallée de la Soummam Crétac palement décrochant. à l'Est d'Akbou jusqu'au massif de la Petite neux ( 359

lU, LE Sf:ISME (Mw = 5) DE LA LAA LAM (KABYLIE, ALGÉRIE) DU 20 MARS 2006: PROSPECTIONS GÉOLOGIQUES ET GÉOPHYSIQUES (BRUIT VIBRATOIRE AMBIANT) ET CORRÉLATIONS AVEC LES DOMMAGES.

taalam (\ Q\ (. Tam..~uida

:.;...... PL"Tt: • FOR~It: S,\HI\RIENNE 100 2~O J03 km gâts ocal Fig. 1 - Carte de localisation de la région épicentrale et du village de Laalam ffets Location map of the epicentra/ zone and Laa/am village :ain, :ette une Kabylie au méridien de Jijel à l'est (fig. 2).Cette fréquents dans les unités septentrionales (Brek ) de zone est structurée en unités tectoniques dif - Gouraya). Le Paléogène est développé surtout lt du férentes : soit, du nord au sud, les unités Brek dans la partie méridionale, où le Paléocène est nent Gouraya et Draa El Arba - Erraguène, Babors marno-pélitique et 1'Eocène calcaire puis mar 1 de neux. Le Néogène est composé de calcaires ique Beni Ouartilane (nomenclature Leikine et al., biodétritiques, scellant le contact unité Breck/ pour 1975). Les terrains carbonatés (dolomies mas : en sives, calcaires et marnes) d'âge jurassique et unité d'Erraguène, recouverts par des calcaires crétacé y prédominent. marneux, des marnes détritiques puis des marnes rouges continentales du Tortonien. Les séries des unités baboriennes débutent par un Trias marno-gypseux, schisteux et gré seux connu dans l'unité de Brek - Gouraya Il.2. Tectonique ;s (Coutelle, 1982; Obert, 1984). Le Jurassique L'édifi ce structural des Babors est constitué comprend des dolomies et des calcaires, des d'unités charriées, préalablement plissées, se niveaux conglomératiques (dans l'unité de Brek différenciant chacune par sa stratigraphie et sa . Gouraya) et des pélites. Le Crétacé inférieur tectonique (fig. 2). bors est formé de calcaires pélitiques, de pélites .aine plus ou moins schisteux et de conglomérats Nous avons vu que sur la transversale de té de avec des grès dans l'unité Brek - Gouraya. Le Ziama Mansouria-Sétif, qui englobe la zone marn Crétacé supérieur comporte des calcaires mar épicentrale, l'édifice structural est composé de etite neux et des marnes avec des conglomérats (fig. 3) :

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• l'unit( 10 20km, 1 toutlec MÉDITERRANÉE des plis nord (D J des cis 'décroch

~ l'unit( la régit récéde

- l'unit( Obert, par Vil:

Les sont: Fig. 2 - Schéma structural de la région des Babors (Obert, 1984). Noter les failles orientées selon la direction NE-SW Structural sketch of the Babors region (Obert, 1984). Note that fau/ts are oriented in the NE-SW direction - des df

• des dé N réseau c et NN\ o 5 km modesti

. des fai N-S à N t de dire Ourtilal l'unité 1

.L'es acquIs i Hassiss dance, celle, d par Obe que, le des défc N-S, su Crétacé gnée d' des unil Fig. 3 - Unités et sous-unités des Babors orientaux (Obert, 1984). Notez que le village de Laalam le sud se trouve dans l'unité d'Erraguène retroéci Oriental Babors.unitsafJd.sub-units (Obert, 1984). Note that Laalam vil/age is located in the Erraguène unit coulissi 361

LE SÉISME (Mw = 5) DE LA LAAI AM (KABYLIE, ALGÉRIE) DU 20 MARS 2006: PROSPECTIONS GÉOLOGIQUES ET CiEOPHYSIQUES (BRUIT VIBRATOIRE AMBIANT) ET CORRÉLATIONS AVEC LES DOMMAGES.

· l'unité Breck-Gouraya est la plus déformée de La tectonique récente est marquée par une tout le domaine. Cette unité est caractérisée par importante phase de fracturation (réseau serré des plis importants déversés et couchés vers le de failles verticales àjeu vertical ou décrochant), nord (Draa Haimran). Les plis sont affectés par dont il semble que les tremblements de terre des cisaillements liés au jeu d'un accident locaux soient la continuation actuelle (Coutelle, décrochant sénestre (Obert, 1984); 1982).

- l'unité Draa El Arb- Erraguène, dont fait partie Hassissène (1989) a défini une phase intra la région de Laalam, est chevauchée par la pliocène, voire pléistocène à actuelle marquée précédente; . par une famille de failles verticales N-S à NNE SSW (de direction NO 10-N025) et des décroche - l'unité Babor-Béni Ourtilane (Leikine, 1971; ments E-W dextres, NE-SW sénestres et NNW Obert, 1984) appelée aussi nappe de Djemila SSE à NW-SE dextres. par Vila et al. (1975). Un accident majeur de direction NE-SW, dit Les structures cassantes qUI prédominent «faille des Babors» (Leikine, 1971), repris par sont: Wildi (1983), cartographié par Obert (1984), sépare les Babors orientaux des Babors occi - des décrochements de direction E-W; dentaux. Ce décrochement se manifeste dans les Babors par un alignement NE-SW de décro • des décrochements transverses présentant un chements mineurs au djebel Breck, à l'Adrar El réseau conjugué, de directions NE-SW sénestres Alem, décalé de 3 km vers le SW, et par les et NNWoSSE à NW-SE dextres, et à rejet décrochements' de Tendet et de l'Iril Bouzin modeste (Glaçon 1967); plus à l'ouest.

• des failles verticales à sub-verticales orientées Ces accidents coulissants semblent être d'âge N-S à NNE-SSW, comme la faille de Mahfouda récent (post-langhien) ou réactivés, et certains de direction N -S dans l'unité Babors - Beni de ces décrochements reprennent le contact Ourtilane et la faille d'Adrar El Alem dans frontal de l'unité Brek-Gouraya. Obert (1981) l'unité Erraguène (Coutelle, 1982). leur associe un âge beaucoup plus ancien Uurassi que), et une réactivation durant les phases alpines L'essentiel de la tectonique alpine serait ultérieures, voire les phases néotectoniques. acquis à l'Eocène (Vila, 1980; Coutelle, 1982; Hassissène, 1989), mais la plus ancienne discor dance visible sur un contact chevauchant est Ill. SISMICITÉ DE LA RÉGION DES celle, d'âge probablement burdigalien, décrite BABORS par Obert (1981) à Lalla Kouba. Dès le Jurassi que, le domaine des Babors a été marqué par La région affectée par le séisme du 20 mars des déformations transverses d'axe d'orientation 2006 a connu depuis 1946 plusieurs séismes N-S, suivies par des plissements E-W durant le modérés à forts, superficiels de magnitude ~ Crétacé. La phase fini-albienne est accompa 6.5, avec une intensité maximale pouvant gnée d'évènements magmatiques. L'écaillage atteindre X (tabl. 1). La carte de distribution de des unités baboriennes et leur décollement vers la sismicité instrumentale (fig. 4) montre dans la le sud se sont produits à l' Eocène, suivis de région des Babors une sismicité diffuse. Un retroécai1lages de moindre importance et de événement majeur et destructeur, d'une magni coulissage sénestre (Obert, 1984). tude évaluée à 7.5 (Mokrane et al., 1994), a Bull. Serv. GéaI. Nat. Vol. 20 n° 3. 2009 362

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Tableau 1. Liste des séismes (sismicité instrumentale) (M ? 5 ou 1 ~ 5) de la région des Babors (Mokrane et al., 1994; Benouar, 1994; Boudiaf, 1996; Harbi, 2001)

Earthquakes list (instrumental seismicity) (M ~ 5 or 1~ 5) of the Babors region .Akbou (Mokrane et at., 1994; Benousr, 1994; Boudiaf, 1996; Harbi, 2001) *

Date Coordonnées Magnitude Intensité Profondeur Région (km) 12/02/1946 35.75N 4.95E 6.5 VIII-IX 07/02/1949 36.50N 5.25E 5 VIII 14 Kherrata 28/03/1952 35.90N 4.90E 4.1 IV-V * • 'le 29/08/1953 35.80N 5040E 6,5 VIII-X *BonlJ Bo. A....r1 12/12/1954 36.50N 4.80E 4.6 VI 6 Seddouk 31/05/1956 36.50N 4.80E 6 V 17 El Mattan 27/10/1957 36.70N 4,80E VI-VIII 6 24/05/1959 36.12N 4.51E 5 VIII Mansourah 26/02/1960 36.20N 5040E 3 VI Sétif 14/07/1960 37.00N 4.75E 04/09/1963 36.00N 5.20E 6 10 Fig. 4- 12/0Z/i964 35.75N 4.95E VIII-IX 14/04/1965 36.36N 5.20E 4 VII 10 Akbou 15/1111965 36.50N 4.50E 4 VII 5 Seisml 05/04/1967 35.75N 4.75E 4 VI-VII 25/02/1968 36.55N 5.3lE 5.9 VII 20 Z. Mansouria 24/ll/1973 3610N 4040E VII 15 28/01/1974 36.10N 4.50E 5 28/06/1974 36049N 5.28E 5 V 29/06/1974 36040N 5.20E 5 Oued Marsa 13/07/1974 35.80N 4.90E 5 28/07/1974 36.57N 5.26E 5 20 Kherrata 29/07/1974 36.52N 5.2lE 5 Oued Marsa 09/11/1974 36.77N 5.14E 4.1 VIIl Kherrata 11/07/1975 36.25N 5.35E 4.1 V 7 26/05/1978 36.61N 5.0lE 3 V Amizour 26/05/1978 V Seddouk 31/0111979 36.l6N 5.08E V 25/11/1980 36.07N 4.70E IV 26/1111980 36.00N 4.78E V 06/0111981 36.63N 4.80E V 03/0711985 V Amoucha 21110/1985 36.40N 5.17E V 24/04/1987 36.62N 5.49E 4.1 10 Kherrata 20/09/1992 36.50N 5.32E 4 V lO/ll/2000 36043N 4.90E 5.7 VII 5 B.Ouartilane 363

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Bejaia * N marqué le secteur proche de la région étudiée le 22 août 1856, ressenti avec une intensité X dans * la région de Jijel. Ce séisme a provoqué un raz * Séis t * * de Laalam de-marée (tsunami) le long des côtes de Jijel, la * Calle, Nice (France) et S' Pierre de Sardaigne *.Akbou *** (Italie). Le choc principal a détruit plus de la * • TIZi n'Bec:bar * ** moitié des habitations de Jijel, et les localités * * environnantes ont subi de sérieux dégâts. Bonlj Ikn Ai; Ch.rif * * IV, ANALYSE DES MÉCANISMES * AU FOYER DU SÉISME DE LAALAM *Bordj Bou.*""'!tridj * Les mécanismes au foyer du choc principal * calculés par trois organismes internationaux, * * Epicentre donnent des solutions focales quelque peu diffé rentes (fig. 5). Néanmoins, ils s'accordent sur * * , 20 km , * * un mécanisme en faille décrochante, avec une Fig. 4 - Carte montrant la distribution de la sismicité très légère composante inverse. Les deux plans dans la région des Babors nodaux ont respectivement une direction NW Seismicity distribution map in the Babors region SE et NE-SW à E-W. 3' 4' 5' 6' 8'

Km' : , 1 38' JI'I'-'°'---__----'-I °"-O ~20~O 8'

36'

35'

7" 8' Fig. 5 " Mécanismes au foyer du séisme de Laalam du 20 mars 2006 de l'IGN, l'INGG et l'ETHZ (coordonnées 5°.33 et 36°.68, CSEM, 2006) Focal mechanisms of the 20 march 2006 Laa/am earthquake from /GN, /NGG and ETHZ (coordinates 5.33° and 36°.68, CSEM, 2006) 364

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Pour l'IGN, les plans nodaux sont orientés carte topographique et aussi sur l'image Google N344 et N86 avec des pendages respectivement Earth, dans le secteur de Laalam et le long De no de 85E et 23 S, donnant un décrochement duquel ont été choisis les sites d'enregistrement graphiée: sénestre pour le plan N86 et dextre pour N344. post-sismique. Ce linéament pourrait corres figure 8) Toutefois, la faille N86 à pendage très faible ne pondre à une faille légèrement courbe, qui décale NNW-SS représente pas un décrochement. Pour l'INGV, la topographie de plusieurs mètres, avec un de la dir les plans nodaux sont orientés N357 et N93 compartiment abaissé au NNW. Il faut noter qui est au avec des pendages respectivement de 80E et qu'un réseau mobile de sismographes a été pu être SI 61 S, donnant un décrochement dextre pour N93 installé par le CGS (Laouami et al., 2006). Par endr et senestre pour N357. Pour l'ETHZ, les plans L'analyse des enregistrements permettra la déplacen nodaux sont orientés N330 et N68 avec des caractérisation du plan de faille. N68 du 1 pendages de 69W et 69S. La solution focale rappelon donne un décrochement dextre pour le plan N68 plupart d et senestre pour N330. V. INTERVENTION POST-SISMIQUE sismique PROSPECTIONS GÉOLOGIQUE ET ces trois ( Durant les trois dernières décennies, toutes GÉOPHYSIQUE que la fai les failles ayant engendré des séismes en Algérie L'intervention post-sismique a concerné deux soit aveu septentrionale présentent une direction globale volets: en surfac ment NE-SWà ENE-WSW : El Asnam, 1980 que la m: (Nabelek, 1985); Constantine, 1985 (Bounif et - une prospection géologique au niveau de la ont une ( al., 1987); Chenoua, 1989 (Meghraoui, 1991); localité de Laalam pour mettre en évidence de 1 Mascara, 1994 (Benouar et al., 1994); Aïn El possibles effets géologiques induits par le séisme, Benian, 1996 (Maouche et al., 1998); Aïn et éventuellement la faille ayant engendré le Témouchent, 1999 (Yelles-Chaouche et al., séisme; 2004); Beni Ouartilane, 2000 (Bouhadad et al., 2003); Boumerdès, 2003 (Deverchere et al., - une prospection géophysique du sol basée sur 2005). La contrainte tectonique régionale l'enregistrement du bruit de fond sur 6 sites, actuelle connue en Algérie est orientée NW-SE afin de mettre en évidence d'éventuels effets à N-S (Meghraoui et al., 1996). D'un point de de site (méthode H/V). Lors de cette inter vue géologique, les accidents les plus expri vention, quelques répliques du séisme de Laalam més sont majoritairement orientés NE-SW ont été enregistrées. (fig. 2).

Il n'est donc pas possible de trancher pour un V.l. Prospection géologique plan de faille tiré des mécanismes au foyer en relation avec la géologie de la région vu que Des effets induits par le séisme ont pu être toutes les directions des plans de ces mécanismes mis en évidence, essentiellement des fissures, sont présentes sur le terrain, et que la faille un glissement de terrain et des chutes de blocs. ayant engendré le séisme ne s'est pas exprimée Même s'ils sont beaucoup moins importants que en surface. Néanmoins, la solution N68 proposée ceux observés, par exemple, lors du séisme de par l'ETHZ donne une possibilité de plan orienté Boumerdès en 2003 (Machane et al., 2004; NE-SW ou ENE-WSW, en accord avec les Machane et al., 2008), il n'en demeure pas failles ayant engendré les séismes antérieurs moins qu'ils sont responsables de la majorité, Fig. 6· cités plus haut, et en accord également avec un des dégâts occasionnés aux habitations dans grand linéament de direction N65, visible sur la Laalam. Phal 365

rou, LE SÉ1SlvlE (Mw = 5) DE LA LAALAM (KABYLIE, ALGÉRIE) DU 20 MARS 2006: PROSPECTIONS GÉOLOGIQUES ET GÉOPHYSIQUES (BRUIT VIBRATOIRE AMBIANT) ET CORRÉLATIONS AVEC LES DOMMAGES.

oogle Fissures (Plio-Quaternaire), avec toutefois un déplace ment sénestre (übert, 1984; Hassissène, 1989), long De nombreuses fissures du sol ont été carto :ment en contradiction, donc, avec les observations de graphiées (fig. 6A et 6B, voir localisation sur la )rres déplacement dextre des fissures. Ces contra figure 8). Elles ont des directions NNE-SSW, lécale dictions seraient-elles le reflet d'une inversion NNW-SSE et ENE-WSW, avec une dominante ~c un tectonique? JI n'existe toutefois, à notre connais de la direction ENE-WSW (autour de N070), noter sance, pas d'éléments suffisant pour pousser qui est aussi la plus représentative, dont l'une, a a été plus avant cette hypothèse. pu être suivie sur plusieurs dizaines de mètres. 006). Par endroits, ces fissures montrent un léger ra la déplacement dextre, aussi observé sur le plan Glissement de terrain - Chutes de blocs N68 du mécanisme au foyer de l'ETHZ, qui, ' rappelons-le, montre la même direction que la L'effet induit le plus important est un glisse plupart des failles (inverses ou décrochantes) ment de terrain réactivé par le séisme dans un JE sismiques algériennes ayant généré des séismes contexte favorable du site traduit par une litho ET ces trois dernières décennies. Il est très probable logie argiJo-marneuse à schisteuse, une pente que la faille ayant engendré le séisme de Laalam relativement forte et une concentration de sour :deux soit aveugle, étant donné qu'aucune expression ces d'eau aux écoulements ubiquistes. en surface n'a pu être observée. Il est indéniable que la majorité des faiJles affectant les Babors Les vibrations sismiques ont aussi provo de la ont une direction NE et qu'elles sont récentes qué des chutes de blocs (fig. 6C et 6D, voir .ce de :lsme, hé le

~e sur sites, effets inter lalam

u être >ures, Jlocs. ts que ne de 2004; e pas jorité Fig. 6 - Photos montrant des fissures sur le sol (A) et sur la route (8) ainsi que des chutes de blocs (C et 0) dans suite au séisme de Laalam Photographies showing cracks on the ground (A) and on a road (B) as weil as block falls (C and D) induced by the Laalam earthquake 366

D. MACHANE, B. GUILLIER, J.-L. CHATELAIN, J.-P. BOUILLIN, H. HADDOUM, M. A. GUEMACHE, S. ZETOUTOU, LE S S. AOURARI, L. DJADIA. ET Z. BENELHADJ localisations sur la figure 8), qui ont affecté les Dans le cas d'une structure 1D, une couche régions montagneuses créant en certains sédimentaire stratifiée horizontalement surmon endroits, de grands risques pour les habitations tant un substratum, l'effet de site est principale situées en contrebas et bâties sur les terrains ment dû au contraste d'impédance (de vitesse argileux et schisteux du Crétacé. des ondes S) entre un milieu meuble (remplissage sédimentaire) surmontant un milieu compétent Des résurgences et des apparitions de sour (substratum), qui produit deux effets: ces d'eau se sont produites, parfois au détriment d'autres qui ont été asséchées ou ont changé de - une augmentation de l'amplitude du mouvement direction d'écoulement. du sol par rapport au mouvement incident à la base des dépôts peu consolidés;

V.2. Comportement du sol - un effet de résonance dû à des phénomènes de réverbérations verticales du champ d'ondes Le but de la prospection géophysique était incident dans le milieu peuconsolidé où les ondes de déterminer si, dans la région de Laalam, les se trouvent piégées. destructions pouvaient être liées à des effets de site, comme cela a été montré, par exemple, La technique H/V-bruit de fond a été pro par Guéguen et al. (2000) après un séisme mo posée par Nogoshi et Igarashi (1971), puis déve déré en Équateur. Pour cela, la fréquence de loppée par Nakamura (1989). Cette méthode résonance du sol a été étudiée à l'aide d'enregis consiste à enregistrer les vibrations du sol cau trements du bruit vibratoire ambiant et de la sées par des sources de bruit autres que des méthode des rapports spectraux H/V. séismes, naturelles (marées, pluie, vent. .. ) et anthropiques (véhicules, trains, piétons, machines Trois effets affectent le signal sismique (ampli industrielles...). Cette technique et l'étude du tude, longueur d'onde et contenu fréquentiel) : . bruit de fond sont développées plus en détail par Bonnefoy-Claudet et al. (2006), Chatelain et al. - les effets de source, liés à la taille, la géométrie (2007) et Bard (2008). et au mode de rupture de la faille; L'expérience montre que le rapport H/V est - les effets de propagation des ondes depuis la étonnamment stable dans le temps (e.g. Guillier source jusqu'en surface; et al., 2007), et que: - les effets de site, liés aux modifications du - le rapport H/V est généralement plat et oscille mouvement du sol par la structure proche de la autour de l, sur les sites rocheux; surface. - ce rapport présente un pic bien marqué, centré Le terme «effet de site» englobe tous les sur la fréquence de résonance d'un site sédimen effets qui, au voisinage du site considéré, vien taire. nent perturber le comportement du champ d'onde (et donc le mouvement du sol) qui va Le bruit de fond a été enregistré à l'aide d'une plus ou moins s'amplifier et se prolonger dans station CityShark™ (Chatelain et al., 2000) con le temps. À cause d'une géologie et/ou une géo nectée à un sismomètre Lennartz™ 5-secondes métrie particulière, le mouvement du sol induit (fig. 7). Des enregistrements de 15 minutes ont par une sollicitation sismique peut être amplifié été réalisés sur six sites (fig. 8). Les sites 5 et 6 et prolongé dans le temps. 367

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de es es Fig. 7 - Photos du matériel utilisé pour les enregistrements de bruit de fond: station Cityshark™ (gauche) et sismomètre Lennartz™ 5-secondes (droite) Photographies showing the equipment used for ambient noise recordings: Cityshark™ station 0 (left) and Lennartz™ seismometer 5-seconds (right) e de u es et es du ,ar 11.

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Ile ré n- ne n es Fig. 8 - Localisation des sites d'enregistrement de bruit de fond (coordonnées UTM, WG 884) nt Sites ambient noise recording locations (UTM, WGS 84 coordinates) 6 368

D. MACHANE, B. GUILLlER, J.-L. CHATELAIN, J.-P. BOUILLlN, H. HADDOUM, M. A. GUEMACHE, S. ZETOUTOU, LE S S. AOURARI, L. DJADIA. ET Z. BENELHADJ

sont situés dans le centre du village de Laalam parfois les pics sont faibles en amplitude où l'on relève la majorité des dégâts, qui ont con (bombement ou bump; GuiIIier et al., 2005), à sisté le plus souvent en la destruction de vieilles l'exception de celle du site 2 qui présente deux maisons très vulnérables. Les autres sites sont pics très nets à 15 et 25 Hz (fig. 9). Ces pics situés en dehors de la zone de forte urbanisation, reflètent une couche sédimentaire très peu au NE de Laalam. Les rapports spectraux H/V épaisse. II n'y a donc pas d'amplification sismi ont été calculés avec le logiciel Geopsy (http:// que ou d'effet de site à Laalam en relation avec www.geopsy.org/) développé en marge du pro les constructions. Étant donné qu'une construc gramme européen de recherche SESAME tion d'un étage vibre (vibration empirique) à une (SESAME, 2004). L'algorithme de fonctionne fréquence fondamentale d'environ 10 Hz et ment du programme Geopsy est comme suit: qu'une de 3 étages vibre à environ 3.5 Hz, cor respondant aux types de constructions de Léla - sélection des trois composantes (vertical V, lam, l'absence de pic dans les courbes H/V nord-sud N et est-ouest E) d'un signal; implique que les destructions ne sont nullement liées à un effet de site proprement dit. II en est - choix de la durée des fenêtres à prendre en de même pource qui est de l'effet topographique, compte qui dépend de la fréquence du phénomène vu que même si l'on ne peut exclure la présence à observer; de cet effet, il n'en demeure pas moins qu'il n'a également, tout comme l'effet de site propre - recherche des Ni fenêtres stationnaires simul ment dit, aucune influence sur les constructions tanément sur les trois composantes, par un présentes à Laalam. critère d'anti-trigger LTA/STA; La courbe H/V obtenue à partir de l'enregis - calcul des spectres de chaque composante Sv trement du site 2, effectué sur une route, (Ni), Sn (Ni) et Se (Ni) sur chacune des N) présente de fortes amplifications vers 15 et 25 fenêtres par une transformée de Fourier; Hz reflétant la présence d'une couche super ficielle correspondant aux remblais liés à la - lissage des spectres (pour chaque Ni fenêtre) construction de la route, sans aucune implication avec une fenêtre glissante dont la forme et la sur le comportement des bâtiments. largeur dépendent de la fréquence;

- calcul de la moyenne quadratique des spectres V.3. Enregistrement des répliques horizontaux lissés Sh (Ni) (composantes nord du séisme sud et est-ouest) pour chaque fenêtre; Les enregistrements de bruit de fond ont per mis l'enregistrement de plus d'une centaine de - calcul des rapports spectraux H/V (Ni) pour répliques de faible magnitude MI «2) en une chaque fenêtre; journée avec des codas de 5 à 10 secondes (fig. - calcul de la moyenne géométrique du rapport 10). II est possible d'estimer la distance hypocen spectral H/V sur toutes les fenêtres; traie des répliques aux sites d'enregistrement (voir localisation, fig. 8) en utilisant les diffé F - détermination de la fréquence F h/v du (des) rences des temps d'arrivée des ondes Set P (S pic (s), de la courbe H/V. P) des répliques sur les sites. En emettant 1'hypo thèse que les répliques se produisent sur la faille HIVCL Les résultats montrent que, globalement, les principale, il est alors possible d'obtenir une dis 6 courbes H/V ne présentent pas de pic net, et tance approximative de la faille aux sites. 369

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Sile 1 Sile 2 1

~ 6 1: 10 l'"~------,, O+-,.~..,...-~-~~~~,__-~~~-I 1 PRI!QUIlNCY (Hz) 10 PUQUENCY (Hz) 10 t 10.------, 10.------, Sile 4 ,t Sile 3

" e a ~6 s 1: . " 5

PUQlJI!NCY (Hz) 10 FIlEQUl!NCY (Hz) 10 a 10,------, 10,------, n Sile 5 Sile 6

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J ~. 1 1t PUQUIlNCY (Hz) 10 PUQUIlNCY (Hz) 10 ;- Fig. 9 - Courbes HN obtenues à partir d'enregistrements du bruit ambiant sur six sites de Laalam. Seul le site 2 présente deux pics nets, de fréquences >10 Hz, ne pouvant pas de ce fait être liés ) aux dégâts dans les constructions « 4 étages) le HIV curves from ambient vibration recordings performed at 6 sites in Laa/am. On/y site 2 shows 2 peaks, with frequencies >10 Hz, which therefore cannot be Iinked to buildings damages « 4 floors) 370

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Verticale fortes, ! très vul !

Les 1 dessoh sement me, son Nord - Sud l'impor tement qui con aux étu modéré sées en graphiq tence, il Est - Ouest Fina portant phie de la mise faire q impliql degéo}: Fig. 10 • Exemple d'enregistrement d'une réplique du séisme sur le site 1, gravim sur les trois composantes du sismomètre géolog Example ofaftershock recording at site 1, on the three components of the seismometer ce qui Globalement, les S-P des répliques sont com niveau du sol, dans le domaine fréquentiel corres prises entre 0.25 et 1 seconde, soit une distance pondant àcelui des constructions. Ces destructions hypocentrale approximative de 2 à 8 km, ce qui ne sont donc pas liées à des effets de site. La pré BARD, ] implique que la faille sur laquelle s'est produit le sence d'effets de site, aurait pu donner une accé an< séisme est située à proximité du village de lération (ou intensité) plus forte, ce qui aurait SE Laalam et qu'elle est proche de la surface. généré encore plus de dégâts pour les construc En, tions. Fort heureusement, ce ne fut pas le cas. BENOW En l'absence d'éléments complémentaires, il Ad est impossible de mieux préciser la position de la En revanche, les différences de temps d'arri Ph faille ayant provoqué ce séisme. vées S-P des répliques sont relativement faibles /0& (0.25 à 1 seconde), indiquant que la faille qui a engendré le séisme est proche de Laalam (2 à 8 BENOU VI. CONCLUSION km) et que le séisme est superficiel. Il n'est toute MI M~ Le séisme de Laalam, bien que de magnitude fois pas possible de mieux préciser sa position reJ avec les éléments disponibles, tant du point de modérée (Mw = 5), a causé des dégâts consé Il quents dans cette localité. vue géophysique que géologique (faille aveugle). Les vibrations provoquées par la proximité de BONNEI Les résultats H/V-bruit de fond montrent qu'il l'épicentre ont été une des causes des destruc 20 n y a pas eu d'amplification sismique locale au tions. Non pas parce que ces vibrations étaient ap re, 371

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fortes, mais parce que les constructions sont BOUDlAF, A. 1996. Etude sismotectonique de la région très vulnérables. d'Alger et de la Kabylie: utilisation des modèles numériques de terrain (MNT) et de la télédétec Les effets induits, tels que fissures au niveau tion pour la reconnaissance des structures des sols et des routes, chutes de blocs et un glis tectoniques actives: contribution à l'évaluation sement de terrain réactivé et accéléré par le séis de l'aléa sismique. Thèse de doctorat, Université me, sont la seconde cause des dégâts. Là aussi, Montpellier II, Montpellier, France, 274p. l'importance des effets induits peut être direc BOUHADAD, Y., NouR, A., LAOUAMI, N. AND BELHAI, D. tement reliée à la proximité de l'épicentre, ce 2003. The Beni-Ouartilane-Tachaouaft fault and qui conforte l'importance qui doit être accordée seismotectonic aspects of the Babors region aux études sur les effets induits par les séismes (NE of Aigeria). Journal of Seismology, 7: modérés, qui n'ont pratiquementjamais étéréali pp. 79-88. sées en Algérie. Pour ce qui est de l'effet topo BOUNIF, A., HAESSLER, H. AND MEGHRAOUI, M.1987. graphique, même si l'on ne peut exclure son exis The Constantine (North east Aigeria) earthquake tence, il n'est nullement la cause des destructions. of October 27, 1985: surface ruptures and aftershock study. Earth and Planetary Science Finalement, cette étude pose le problème im Letters, volume 85, issue 4, pp. 451-460. portant de la mise en évidence de la cartogra phie des failles aveugles en Algérie. Toutefois, CHATELAIN, J .-L., GUÉGUEN, P., GUiLLIER, B., FRÉCHET, la mise en évidence de telles failles ne peut se J., BONDOUX, F., SARRAULT, J., SULPICE, P. AND faire qu'à travers des études plus lourdes NEUVILLE, J.-M. 2000. CityShark: A user-friendly impliquant l'utilisation conjointe de techniques Instrument Dedicated to Ambiant Noise (Micro tremor) Recording for Site and Building Response de géophysique appliquée (sismique, électrique, Studies. Sèismological Research Letters, vol. gravimétrie, interférométrie radar... ) et de 71, num. 6, pp. 698-703. géologie (paléosismicité, morphotectonique... ), ce qui n'est jamais aisé à mettre en œuvre. CHATELAIN, J.-L., GUlLLlER, B., CARA, F., DUVAL, A.-M., ATAKAN, K., BARD, P.-Y. AND THE WP02 SESAME es TEAM. 2007. Evaluation ofthe influence ofexperi BIBLIOGRAPHIE ms mental conditions on H/V results from ambient ré- BARD, P.Y. 2008. The H/V technique: capabilities noise recordings. Bull. ofEarthquake Engineering, ~é- and limitations based on the results of the doi: 10. 1007/sI0518-007-9040-7, 6, l, pp. 33-74. ait SESAME project. Bulletin of Earthquake lC Engineering, 1570-761X 1573-1456. COUTELLE, A. 1982. Géologie du SE de la Grande Kabylie et des Babors d'Akbou. Thèse Docto as. BENOUAR, D. 1994. The seismicity of Aigeria and rat, Université Paris VI, 1979, Edition 1982. Adjacent Regions During the Twentieth Century. 567p. 'fI PhD. thesis, Imperial College ofScience, Techno les logy and Medicine, University ofLondon. 712 p. CSEM/EMSC. 2006. Centre Sismologique Euro li a Méditérranéen. http://www.emsc-csem.org/ à 8 BENOUAR, D., AOUDIA, A., MAOUCHE, S. AND index.php?page=home. te MEGHRAOUl, M. 1994. The 18 August 1994 Mascara (Algeria) earthquake - A quick-look DEVERCHÈRE, J., YELLES, K., DOMZIG, A., MERCIER DE on LEPINAY, B., BOUILLIN, J.-P., GAULLIER, V., de report, Terra Nova, 6 (6), pp. 634-638 doi: 10. 1111/j.1365-3121. BRACENE, R., CALAIS, E., SAVOYE, B., KHERROUBI, e). A., LE Roy,P., PAUC, H. AND DAN, G. 2005. Active de BONNEFOy-CLAUDET, S., COTTON, F. AND BARD, P.Y. thrust faulting offshore Boumerdes, Algeria, and lC 2006. The nature of noise wavefield and its its relations to the 2003 Mw 6.9 earthquake. mt applications for site affects studies. A literature Geophysical Research Letters, Vol. 32, L04311, review.Earth-ScienceReview, 79, 3-4, pp. 205-227. doi: 1O.1029/2004GL021646. Bull. Serv. Géai. Nat. Vol. 20 nO 3. 2009 - 372

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